9月1日消息，由我國自主研發(fā)建設(shè)的高等級(jí)無取向電工鋼生產(chǎn)線已于 8 月 31 日在河北遷安投產(chǎn)，新材料將大幅提升新能源汽車電機(jī)功率密度和電機(jī)效率。

　　無取向電工鋼，顧名思義，其磁性具有各向同性性(也叫各向同性電工鋼)，廣泛應(yīng)用于制造各類電機(jī)、電子變壓器鐵心。在我國，無取向電工鋼的使用量約占整個(gè)電工鋼使用量的 90%。

　　1882～1900 年，英國人哈德菲爾特(R.A.Hadfield)研究發(fā)現(xiàn)，在鋼中添加一定量的硅可以大大降低鐵損，這就是無取向電工鋼的由來。目前業(yè)界認(rèn)為，電工鋼是驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)的核心材料。

　　改革開放 40 年來，通過學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，消化、掌握國外先進(jìn)專利技術(shù)，我國電 工鋼產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展壯大。40 年來，我們開發(fā)了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品，完善生 產(chǎn)工藝，對(duì)設(shè)備不斷進(jìn)行改進(jìn)，經(jīng)過長期努力，中國電工鋼生產(chǎn)技術(shù)得到了快速的發(fā)展，電工鋼產(chǎn)量居世界第

　　據(jù)介紹，上述生產(chǎn)線投產(chǎn)的兩款新能源汽車用電工鋼產(chǎn)品可作為新能源汽車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的核心功能材料，能夠滿足驅(qū)動(dòng)電機(jī)更高效率的需求，電機(jī)的效率能提升 0.8% 以上。

　　如果按照每天每輛電動(dòng)汽車跑 50 公里計(jì)算，2000 萬輛汽車每天就能省 500 萬度電。官方表示，這條生產(chǎn)線投產(chǎn)以后，我們會(huì)開辟一個(gè)新的工藝路徑，引領(lǐng)新能源汽車材料行業(yè)。

　　一、汽車輕量化的新材料

　　20 世紀(jì)70 年代的發(fā)生的石油危機(jī)，推動(dòng)了國外汽車輕量化材料技術(shù)的發(fā)展。發(fā)達(dá)國家在研究如何解決能源短缺和環(huán)境惡化的過程中，制定了一些非常嚴(yán)格的強(qiáng)制性法律和制度，目的是為了降低車輛的燃油消耗，減少汽車的尾氣排放。因此，汽車廠商為了滿足政策法規(guī)的要求，投入了大量的人力及物力用于研發(fā)節(jié)能環(huán)保、輕量化、可回收的材料。此外，各國政府為企業(yè)、大學(xué)以及研究機(jī)構(gòu)提供了大量的資金支持，用于研發(fā)汽車輕量化材料，從而進(jìn)一步促進(jìn)了汽車輕量化的發(fā)展。目前，我國汽車材料產(chǎn)業(yè)已經(jīng)粗具規(guī)模，大量自主研發(fā)的新材料以及新技術(shù)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

　　1、車用高強(qiáng)度鋼材料

　　1.新一代先進(jìn)高強(qiáng)度鋼(板、管材)

　　目前的高強(qiáng)度鋼(比如雙相鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、TRP 鋼和復(fù)相鋼)的強(qiáng)度均在400~1200MPa 左右。而通過對(duì)化學(xué)成分的優(yōu)化設(shè)計(jì)以及對(duì)冶煉技術(shù)的改進(jìn)，可以減少或取消貴重合金元素的用量，開發(fā)出強(qiáng)度更高，且其他性能(塑性、韌性、成形性)優(yōu)良的高強(qiáng)度鋼。比如，高成形性的品種、高彈性模量的品種和成形后強(qiáng)化非烘烤硬化新品種等。

　　2.先進(jìn)的成形技術(shù)

　　目前高強(qiáng)度鋼的成形工藝主要有深沖、延展、拉伸翻邊、彎曲等，由于這些工藝本身的局限性，先進(jìn)成形技術(shù)的研發(fā)顯得十分迫切。未來成形技術(shù)研發(fā)方向主要有：管件液壓成形、板件液壓成形、輥壓成形、電磁成形與氣體熱成形等; 此外先進(jìn)高強(qiáng)度鋼的焊接高強(qiáng)度鋼與其他合金連接的激光拼焊技術(shù)以及開發(fā)新的連接技術(shù)，也是未來研發(fā)的重點(diǎn)。

　　3.成形過程的CAE 分析

　　高強(qiáng)度鋼在汽車工業(yè)中的應(yīng)用遇到的難題是“成形”。由于強(qiáng)度的升高，必然造成成形困難且成形后可能發(fā)生開裂和回彈，用計(jì)算機(jī)進(jìn)行成形的CAE 分析，對(duì)成形過程的變形路徑進(jìn)行優(yōu)化，以保證成形而避免開裂;對(duì)回彈進(jìn)行模擬分析，預(yù)測回彈，進(jìn)而進(jìn)行回彈補(bǔ)償，可大大提高和改善高強(qiáng)度鋼的成形性，從而大大節(jié)約模具調(diào)試時(shí)間和修模工作量。

　　4.進(jìn)一步研發(fā)超細(xì)晶粒鋼

　　超細(xì)晶粒鋼是一種新的高強(qiáng)度鋼板材料。這樣的鋼材料的主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)得到了進(jìn)一步提高，與現(xiàn)有的鋼材相比較而言，其強(qiáng)度和韌性均超過了現(xiàn)有鋼材的一倍以上。新型超細(xì)晶粒鋼主要類型分為400MPa 級(jí)和800MPa級(jí)，具備了高均勻度、超細(xì)晶粒以及高潔凈度等三大主要特征。

　　2、鋁合金材料的應(yīng)用進(jìn)展

　　最近幾年來，全球性的能源和環(huán)境問題愈發(fā)嚴(yán)峻，面對(duì)這樣的形勢，很多汽車制造商就要在降低車輛自重和降低燃油消耗方面加大投入和研發(fā)力度，降低因?yàn)槠嚿a(chǎn)過程多帶來的環(huán)境損害后果。

　　在材料屬性方面，硅合金多具有共晶和亞共晶結(jié)構(gòu)，也有一部分的汽車零件仍然會(huì)使用傳統(tǒng)的過共晶鋁硅合金，但是這種材料的鑄造性能和機(jī)加工性能不夠優(yōu)越，近些年來多采用的是低硅或中硅亞共晶鋁硅合金材料。再者不同用途的汽車零部件，所采用的鋁合金材料特點(diǎn)也存在差異。鋁鑄造產(chǎn)品多應(yīng)用于轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和制動(dòng)器零部件中，鋁鑄造零部件可以承受大于10MPa 以上的壓力，其耐腐蝕性和強(qiáng)度也較高，要不斷研究開發(fā)出力學(xué)性能高、耐腐蝕強(qiáng)度高的鋁合金材料。研發(fā)具有良好鑄造性能的Al-Cu 系耐熱鋁合金以滿足制動(dòng)器耐熱要求;研發(fā)具有良好耐磨性的Al-Si-Fe-Mn-Cr 合金以滿足自動(dòng)變速箱離合器零件、冷氣壓縮機(jī)汽缸、換擋撥叉件的要求。此外，應(yīng)用于車體與懸掛系統(tǒng)的部件，除了具備高強(qiáng)度外，還要求開發(fā)具備能量吸收與良好的變形特性，Al-Si-Mg 系非熱處理型高強(qiáng)高韌性鋁合金是未來研發(fā)方向之一

　　3、鎂合金材料的應(yīng)用進(jìn)展

　　鎂及鎂合金材料是一種較為理想的汽車輕量化材料，但存在一些必須解決的問題，如材料性能隨著溫度升高而降低問題和腐蝕問題等。因此需要進(jìn)一步研究開發(fā)新的鎂合金材料及其成形制造技術(shù)。

　　鎂合金材料的成形方法分為鑄造加工成形和塑性成形，當(dāng)前主要運(yùn)用的是鑄造成形方法，且壓鑄方法是鎂合金鑄造成形方法中應(yīng)用最廣泛的。最近發(fā)展起來的鎂合金壓鑄新技術(shù)包括充氧壓鑄和真空壓鑄，充氧壓鑄在生產(chǎn)汽車鎂合金零部件上的應(yīng)用較廣泛，真空壓鑄可生產(chǎn)出AM60B 鎂合金汽車方向盤和輪轂。

　　鎂合金成形以鑄造工藝為主，但鑄件的缺陷限制了鎂合金性能的提高，局限了鎂合金的廣泛應(yīng)用。鎂合金使用塑性成形方法，可有效地消減鑄件缺陷的影響，通常采用熱處理強(qiáng)化和形變強(qiáng)化可明顯地提高合金的性能，但由于鎂的密排六方結(jié)構(gòu)，變形難度比鋼、鋁和銅等要大。如果直接運(yùn)用鋁合金已有的塑性成形方法，往往會(huì)使得鎂合金材料的成品率很低，使塑性加工成形成本過高，影響了鎂合金在各領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，加快發(fā)展鎂合金塑性成形方法也是研究的熱點(diǎn)和發(fā)展的趨勢。

　　4、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料

　　碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料具有獨(dú)特的性能優(yōu)勢，是汽車新材料領(lǐng)域備受關(guān)注。相較于其他汽車材料而言其優(yōu)勢有以下幾個(gè)方面：

　　1.力學(xué)性能優(yōu)異

　　汽車上使用的碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料密度僅為1.5~2.0g/cm3，只達(dá)到普通碳鋼密度的20~25%，質(zhì)量是同體積鋁合金的約2/3，但是碳纖維復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能要高于傳統(tǒng)的金屬材料，抗拉強(qiáng)度達(dá)到了鋼材的3~4 倍。CFRP 的疲勞強(qiáng)度是抗拉強(qiáng)占比達(dá)到70%~80%。另外，CFRP 的振動(dòng)阻尼特性也要優(yōu)于輕金屬，例如通常輕合金發(fā)生震動(dòng)后需要9s 震動(dòng)才能停止，而CFRP 振動(dòng)2s便可以停止。

　　2.一體化制造

　　汽車結(jié)構(gòu)發(fā)展的另外一種趨勢就是模塊化與整體化。采用復(fù)合材料能夠在其成型過程中制成形狀各異的曲面，能夠完成汽車零部件的一體化制造。采用一體化成型制造一方面可以大幅度減少汽車零部件數(shù)量和零部件之間的連接工序，另一方面也使得零件的生產(chǎn)周期大幅縮短。

　　3.吸能抗沖擊性強(qiáng)

　　CFRP 具有的粘彈性也相當(dāng)出色，同時(shí)碳纖維和基體之間會(huì)因?yàn)榫植康奈⑿∧Σ炼a(chǎn)生界面應(yīng)力。在粘彈性與界面摩擦力共同作用下，CFRP 汽車制件能夠表現(xiàn)出優(yōu)越的吸能抗沖擊能力。再者，經(jīng)過特殊制作的碳纖維復(fù)合材料，其具有的碰撞吸能結(jié)構(gòu)可以在劇烈碰撞狀態(tài)下碎裂成很小的碎片，使得撞擊能量得以最大化的分散，這種材料的能量吸收能高出普通金屬材料的5 倍左右，極大提升了汽車的安全性，保障乘車人員的生命安全。

　　4.耐腐蝕性好

　　碳纖維絲束和樹脂材料共同組成了碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料，其耐酸堿性能也較為優(yōu)異，用其制造的汽車零部件無需進(jìn)行表面防腐處理，其耐候性及耐老化性極好，壽命是普通鋼材的約2 ～3 倍。

　　二、新能源上游產(chǎn)業(yè)議價(jià)能力更強(qiáng)

　　新材料領(lǐng)域是新能源行業(yè)未來發(fā)展的一個(gè)重要方向，隨著技術(shù)的突飛猛進(jìn)及政策支持，國內(nèi)新能源新材料行業(yè)有望迎來加速成長期。

　　2022年以來，鋰電材料業(yè)績增長，鋰鈷資源大幅提升，鋰電設(shè)備持續(xù)受益擴(kuò)產(chǎn)。由于下游需求快速增長，上游鋰電池資源和部分中游材料在供需格局偏緊的情況下價(jià)格快速上漲，呈現(xiàn)量價(jià)齊升態(tài)勢，產(chǎn)品漲價(jià)增加了鋰電池資源與材料板塊上市公司業(yè)績彈性。

　　隨著上海疫情進(jìn)入尾聲，復(fù)產(chǎn)復(fù)工正當(dāng)時(shí)，汽車工業(yè)在5月下旬開始復(fù)工復(fù)產(chǎn)明顯提速。根據(jù)Wind數(shù)據(jù)顯示，截至5月22日，上海、江蘇的零部件整體復(fù)工率約50%，電車零部件復(fù)工率普遍超過70%，瓶頸零件產(chǎn)量提升。

　　疊加以后汽車銷售的刺激政策，包括汽車下鄉(xiāng)、補(bǔ)貼、購置稅延期和地方補(bǔ)貼終端銷售等政策，下半年將迎來需求大幅提升的狀態(tài)。同時(shí)，汽車、集成電路、化工等重要領(lǐng)域需求回暖將帶動(dòng)上游新材料需求邊際復(fù)蘇，看好產(chǎn)業(yè)景氣度持續(xù)性強(qiáng)、估值調(diào)整后安全邊際高的新能源及上游新材料企業(yè)。

　　雙碳目標(biāo)下，清潔能源節(jié)能制備的制造、氫能、生物質(zhì)能、光伏技術(shù)、儲(chǔ)能等綠色科技的應(yīng)用均有長期發(fā)展空間，與此相關(guān)的化工上游原材料行業(yè)在需求增長的推動(dòng)下，將迎來景氣向上的時(shí)機(jī)。

　　文章來源： IT之家，投資泳者FRM，前沿材料PLUS